Le reazioni chimiche

Le reazioni chimiche sono trasformazioni che comportano una variazione della composizione chimica delle sostanze originarie, i reagenti, con formazione di nuove sostanze, i prodotti.

reagenti → prodotti

Qualsiasi trasformazione chimica obbedisce alla legge di conservazione della massa, cioè alla legge di Lavoisier, occorre che il numero di atomi di ciascuna specie chimica rimanga inalterato a sinistra e a destra della freccia di reazione.

Il numero totale di atomi di ciascuna specie chimica presente nei reagenti deve essere uguale a quello presente nei prodotti. Davanti alle forme di reagenti dei prodotti si introducono a questo scopo numeri interi opportuni, chiamati coefficienti stechiometrici. A tale operazione si dà il nome di bilanciamento.

Coefficienti stechiometrici

Sono numeri opportuni con cui è possibile mantenere l’uguaglianza tra il numero di atomi di reagenti dei prodotti.

Bilanciare una reazione:

Le tappe fondamentali per scrivere correttamente i coefficienti stechiometrici di una reazione sono:

1. stabilire quali sono i reagenti e prodotti;

2. scrivere le formule corretta dei reagenti e dei prodotti; gli indici numerici di tali formule non possono essere modificate durante il bilanciamento;

3. bilanciare lo schema di reazione introducendo i coefficienti stechiometrici.

Troviamo alcune regole:

1. bilanciare per primi gli atomi dei metalli e dei non metalli;

2. se nello schema di reazione compaiono degli ioni poliatomici bisogna bilanciarli come gruppo di atomi;

3. bilanciare per ultimi gli atomi di idrogeno e ossigeno, se presenti, partendo da quello presente nel minor rumore di formule della reazione.

Tipi di reazioni

Per scrivere l’equazione di reazione dobbiamo stabilire quali sono i reagenti da trasformare i prodotti che si ottengono.

Reazioni di sintesi

Sono reazioni di in cui da due o più sostanze si ottiene un solo composto.

Reazioni di scambio semplice (o di spostamento)

Un elemento libero sposta un altro elemento da un suo composto, l’elemento spostato diviene a sua volta libero. Tutte le ragioni di questo tipo comportano variazioni del numero di ossidazione.

In soluzione acquosa avvengono alcune reazioni di spostamento. Poiché in soluzione acquosa i sali sono dissociati in ioni, la reazione di spostamento di uno ione metallico dal suo sale è descritta in modo più corretto dall’equazione ionica, questa mette in evidenza gli ioni.

Uno ione che rimane inalterato può essere eliminato dall’equazione chimica.

L’equazione semplificata prende il nome di equazione ionica netta, mentre gli ioni che non partecipano alla trasformazione sono chiamati “ioni spettatori”.

Quando scriviamo una equazione ionica netta dobbiamo controllare il bilanciamento degli atomi ma anche il bilanciamento delle cariche!

Quando un metallo più reattivo ne sposta un altro da un solo sale, gli atomi del metallo più reattivo si trasformano in ioni positivi, mentre gli ioni positivi presenti inizialmente in soluzione diventano atomi neutri.

Reazione di doppio scambio

Appartengono a questa categoria tutte le reazioni in cui i due composti si scambiano i "partner". Tali reazioni sono caratterizzate dalla formazione di gas, di composti molecolari, come per esempio l’acqua oppure solidi poco solubili (precipitati). Le reazioni di doppio scambio più significative che portano alla formazione di acqua, sono le reazioni acido-base, così chiamata perché avvengono tra un acido e una base.

Formazione di un precipitato

Unendo due sostanze in una soluzione liquida, è possibile ottenere (in alcuni casi) la formazione di un precipitato. Un precipitato è un prodotto di una reazione che, avendo un peso specifico maggiore si deposita sul fondo del contenitore nella quale avviene.

Calcoli stechiometrici

Il ramo della chimica che si occupa delle reazioni quantitative fra le sostanze (reagenti e prodotti) è detto stechiometria.

L’equazione di reazione di una qualsiasi trasformazione chimica rende evidenti i rapporti secondo cui si combinano i reagenti e si formano i prodotti.

I coefficienti di una reazione bilanciata indicano sia il numero di molecole (o formule minime) delle sostanze coinvolte, sia la quantità di sostanze con il loro numero di moli.

Dai rapporti molari ai rapporti tra le masse

Il rapporto che esiste tra le moli (abbiamo già parlato di moli qui!) delle sostanze coinvolte in una trasformazione chimica non corrisponde al rapporto tra loro masse.

Sappiamo calcolare, conoscendo la massa molare delle sostanze, sia la massa di un qualsiasi numero di moli sia la quantità chimica di moli, n, che corrisponde a una certa massa. Possiamo quindi calcolare la massa dei prodotti che si formano, oppure determinare la massa dei reagenti necessari per ottenere una certa quantità di prodotto.